Terfyn technoleg: Gellir cyflawni argraffu 3D gan grwpiau bacteriol
Datblygodd Roberto Leonardo, athro ffiseg ym Mhrifysgol Rhufain, gyfres o moduron bach a oedd yn pweru â bacteria a lasers a dechreuodd droi.
Nid yw technoleg argraffu 3D Nano-radd yn newydd, ond mae ceisiadau cysylltiedig yn dal i gael eu diweddaru. Daeth un o'r technolegau a elwir yn "lithograffi dau ffoton" yn boblogaidd, a chynhyrchwyd nifer o fodelau esthetig gan ddefnyddio'r dechnoleg hon, gan gynnwys rasio microsgopig, gwennol lle, a hyd yn oed cerfluniau Rhufeinig hynafol.
Er bod ymchwilwyr hefyd am ddefnyddio'r dechnoleg hon i'r maes meddygol, hyd yn hyn, o safbwynt mecanyddol, mae'r canlyniadau wedi bod yn gyfyngedig. Er enghraifft, mae tīm ymchwil wedi defnyddio argraffiad 3D i greu nanodegws o'r enw "siarc" a all symud yn rhydd mewn maes magnetig, tra bod grwpiau ymchwil eraill yn gweithio ar ddatblygu geometregau newydd i gynyddu'r tebygolrwydd o gyflwyno cyffuriau wedi'u targedu'n llwyddiannus.
Mae ymchwil o'r gorffennol wedi profi bod gan nanotechnoleg botensial mawr mewn rhai ceisiadau, ac mae gan yr amcanion argraffedig effeithiau meddygol annisgwyl. Defnyddiodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol Rhufain y nodwedd hon i ddatblygu micromotwyr a bwerir gan facteria a reolir gan ysgafn. Yn yr arbrawf, dangosodd tîm Leonardo sut mae'r 36 o beiriannau trydan yn gweithio'n unman, gan nodi beth yw dyfodol micromachinau argraffu 3D.
Dywedodd Leonardo fod defnyddio peiriannau modern fel nanotechnoleg a microfabrication, gall ymchwilwyr wneud micromachinau gwell a gwell. Gyda system lithograffeg dau-ffoton wedi'i argraffu 3D, gellir argraffu unrhyw siâp, ond os ydych chi eisiau cynnig mecanyddol i symud yn annibynnol, mae angen ichi ddod o hyd i bŵer. Gall system fecanyddol o resin lled-solid, ynghyd ag offeryn cynulliad megis diaffrag holograffig, ddefnyddio laser i drin cyrff byw bach.
Yn y modur arbennig a gyflwynwyd gan dîm arbrofol Leonardo, defnyddiodd yr ymchwilwyr E. coli peirianneg genetig. Yn y gronfa ficro-fodur, mae pob modur wedi'i grethu â 15 micro-siambrau. Pan fydd yr ymchwilwyr yn gostwng gostyngiad o facteria sy'n cynnwys miloedd o nofio, byddant yn nofio i mewn i'r micro-siambr un wrth un, gan gynnwys y flagella. allanol. O dan y grym cyfunol, troi y bacteria yn "propeller" bach, gan gylchdroi'r micromotor 3D fel olwyn dŵr rhedeg.
Ers i'r E. coli addasu hefyd ei arddull nofio a'i nodweddion ymddygiadol ei hun, mae'r ymchwilwyr hefyd wedi adeiladu ramp bach yn fwriadol ar y modur, gan ei chwympo ar ongl 45 gradd i wneud y gorau o'r torc, a'i rwsio i mewn i'r ficro-siambr i gwnewch y flagella Chwip rhydd y tu allan i'r siambr i symud symudiad rotor modur sengl. Anfantais y dull hwn yw bod y pryfed a gynhyrchir gan y bacteria yn ysbeidiol, ac mae'n cymryd tua 1 munud i'r modur gylchdroi unwaith, ac weithiau caiff cyfeiriad symudiad rhai o'r cylchdro ei wrthdroi, sy'n ofer.
Er mwyn casglu a rheoli'r bacteria, mae'r ymchwilwyr yn goleuo'r system modur â laser bob 10 eiliad, fel bod modd cyd-fynd â phob cydran yn y system. Yn y gorffennol, roedd y gymuned wyddonol yn defnyddio caeau trydan neu magnetig i reoli bacteria, ond roedd yn ddrud ac yn anodd ei gynhyrchu. Mae'r defnydd o oleuni i reoli'r system modur yn syml i'w gweithredu ac yn isel mewn cost, ac mae'n caniatáu i facteria ymateb i wahanol arwyddion yn yr amgylchedd.
Nododd Leonardo mai celloedd yw'r uned bywyd sylfaenol, a gall diagnosis meddygol ddechrau trwy gasglu celloedd unigol. Ar hyn o bryd, dim ond y dechrau yw ymchwil dynol. Mae ymchwilwyr annibynnol bob amser yn gwneud ymdrechion anfwriadol ym maes ffiseg, peirianneg, bioleg, ac ati. Fodd bynnag, o safbwynt nanotechnoleg, os caiff meysydd ymchwil gwahanol eu rhoi at ei gilydd, gall y gymdeithas gael y budd mwyaf.
